中南大学计算机体系结构实验告

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1、中南大学计算机体系结构——课程设计报告姓名：周建权目录第一章概要设计31」设计目的、任务与要求31.2开发环境简介3第二章实验报告的提高要求3第三章对指令操作码进行霍夫曼编码53.1实验目的53.2实验内容53.3代码示例63.4结果截图：10第四章使用LRU方法更新Cache104.1实验目的104.2实验内容103.3示例代码113.4运行结果14第五章通道处理过程模拟145.1实验目的145.2实验内容145.3代码清单155.4运行结果18第六章单功能流水线调度机构模拟206」实验bl的206.2实验内容206.3代码清单206.4运行结果31第一章概要设计1.1设计目的.

2、任务与要求计算机体系结构是计算机专业学生的一门专业课程，本课程是计算机专业一门重要的专业课，着重讲述计算机系统的软、硬件界面。对于学生从事计算机系统的研制、使用和维护有重要意义。木课程概念多、内容涉及面广、系统性强。通过本课程的学习，学生应能从软件、硬件功能分配的角度去了解、分析和研究计算机系统，建立起对计算机系统的全面认识，树立全面地、发展地看问题的观点，从而加深对各种类型体系结构的了解，牢固地树立起整机系统的概念。本课程的学习应注重理论与实践相结合，因此实验教学是教学环节屮必不可少的重要内容。通过实验教学的学习，使学生熟练掌握有关计算机体系结构的基木概念、基木原理和基木思想，掌

3、握对计算机体系结构和组成进行分析和计算的方法。实验部分包括四个实验，包括冇完整的源程序例题，介绍了一些设计数据结构题口所需的的知识和技巧。在实验题屮，既有简单容易的验证题，即验证已经给出的源程序，或者扩充已经给出的源程序，也有需独立思考设计的综合实验题。计算机体系结构课程具冇比较强的理论性，同时也具冇较强的可应用性和实践性。上机实验是一个重要的教学环节。一般情况下学生能够重视实验环节，对于编写程序上机练习貝有一定的积极性。但是容易忽略实验的总结，忽略实验报告的撰写。对于一名大学生必须严格训练分析总结能力、书面表达能力。需要逐步培养书写科学实验报告以及科技论文的能力。拿到一个题目，一

4、般不要急于编程。按照面向过程的程序设计思路(关于面向对象的训练将在其它后继课程中进行)，正确的方法是：首先理解问题，明确给定的条件和要求解决的问题，然后按照自顶向下,逐步求精，分而治Z的策略，逐一地解决了问题。1.2开发环境简介CodeBlock和Eclipse第二章实验报告的提高要求阶段性、较人规模的上机实验题，应该遵循下列要求。养成科学的习惯。(1)问题描述（2）需求和规格说明（3）描述问题，简述题目要解决的问题是什么。规定软件做什么。原题条件不足吋补全。（4）概要设计：功能模块的划分,ADT（5）详细设计：每部分模块的设计，含数据结构的设计，算法的描述（流程图或PDL）&设计

5、思想：存储结构（题目屮限定的要描述）；主要算法基本思想。b.设计表示：每个函数的头和规格说明；列出每个函数所调用和被调用的函数，也可以通过调用关系图表达。（6）实现注释：各项功能的实现程度、在完成基本要求的基础上还有什么功能。（7）用户手册：即使用说明书。（8）调试报告：调试过程中遇到的主要问题是如何解决的；设计的回顾、讨论和分析；时间复杂度、空间复杂度分析;改进设想；经验和体会等。第三章对指令操作码进行霍夫曼编码3.1实验目的1.了解和掌握指令编码的革木要求和基木原理3.2实验内容1.使川编程工具编写一个程序，对一组指令进行霍夫曼编码，并输出最后的编码结果以及对指令码的长度进行评

6、价。与扩展操作码和等长编码进行比较。问题描述以及问题分析：我们举例说明此问题，例如：有一组指令的操作码共分七类，它们出现概率如下表所示：PlP2P3P4P5P6P70.450.300.150.050.030.010.01对此组指令进行HUFFMAN编码正如下图所示：0.450.300.150.050.030.010.01010.0201'0.05010.10010.25010.55011.00图1鼓后得到的HUFFMAN编码如下表所示••P1P2P3P4P5P6P70101101110111101111101111111234566最矩编码长度为：H=0.45*1+0.30*2+0

7、.15*3+0.05*4+0.03*5+0.01*6+0.01*6=-1.95.耍对指令的操作码进行HUFFMAN编码，只耍根据指令的各类操作码的出现概率构造HUFFMAN树再进行HUFFAM编码。此过程的难点构造HUFFMAN树，进行HUFFAM编码只耍对你所生成的HUFFMAN树进行中序遍历即可完成编码工作。3.3代码示例#include#include★defineMAXBIT100^defineMAXVALUE10000#